Фамилия Хотиленко — яркий пример украинской модели фамилий на -енко, которая в XVII–XVIII веках распространилась на Левобережье и Слобожанщине. Суффикс -енко исходно означал «маленький» или «сын кого-то», так что Хотиленко — «сын Хотила» или «потомок человека по прозвищу Хотило». Основа фамилии — древнерусское некалендарное имя или прозвище Хотило, которое восходит к глаголу «хотеть» (древнерусское «хотѣти»). В старину такие имена давали по желаемым качествам: Хотило мог означать «желанный», «любимый» ребёнок, либо, наоборот, указывать на человека своенравного, который «чего хочет, того добьётся». Встречается и другая версия: прозвище могли дать упрямцу или тому, кто постоянно чего-то требовал.

В исторических документах имя Хотило фиксируется с XV века. Например, в новгородских писцовых книгах упоминается крестьянин Хотило, а в актах XVI века — Хотило Головин. На украинских землях прозвище давало жизнь целому гнезду фамилий: Хотиленко, Хотилов, Хотиловский. Географически фамилия Хотиленко наиболее характерна для центральной и восточной Украины — Черниговщины, Полтавщины, Сумщины. В переписях XIX века такие фамилии встречаются среди казаков и крестьян, что указывает на непривилегированное происхождение большинства носителей.

Словообразовательная модель здесь простая и прозрачная: корень «хот-» (от «хотеть»), суффикс «-ил» (типичный для древнерусских имён, ср. Ярило, Берило), и патронимический суффикс «-енко». Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Хоти́ленко, хотя в разговорной речи возможны варианты. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, которые закрепились в среде служилых людей, фамилии на -енко долго оставались «народными» и неформальными, пока в XIX веке их не начали фиксировать в метриках как наследственные.

Если искать однокоренные фамилии, то ближайшие — Хотилов (русская версия с суффиксом -ов) и Хотько (уменьшительное от Хотило). Но Хотиленко — именно украинская форма, подчёркивающая родство по отцу. В современной России фамилия редкая, встречается в основном в южных областях, куда переселялись украинцы в XVIII–XIX веках.